形成鳍式场效应晶体管的方法技术

本发明专利技术提供了一种形成鳍式场效应晶体管的方法，包括如下步骤：提供一半导体衬底，刻蚀半导体衬底以形成若干鳍状立柱；沉积栅电极材料层将鳍状立柱和半导体衬底暴露的表面予以覆盖；制备一硬掩膜层将一预设区域中的栅电极材料层的表面进行覆盖；制备一牺牲层，将预设区域中栅电极材料层顶部平面以上的硬掩膜层予以去除，以保留该预设区域中鳍状立柱两侧的硬掩膜层；利用该预设区域中栅电极材料层两侧的硬掩膜层作为刻蚀掩膜，对该预设区域中的栅电极材料层以及鳍状立柱进行刻蚀，以将该预设区域中鳍状立柱两侧的栅电极材料层断开为两个独立的部分。本发明专利技术通过引入SiN作为硬质掩膜，使得不同组的Fin形成不同的高度，用于后续photo的自对准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制备领域，具体涉及一种用于形成鳍式场效应晶体管的方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，传统的平面性器件已经不能满足人们对高性能器件的需求。FinFET(Fin Field‐Effect Transistor，鳍式场效应晶体管)是一种立体型器件，包括在衬底上竖直形成的鳍以及与鳍相交的堆叠栅。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流(leakage)，也可以大幅缩短晶体管的闸长。在一些工艺中，需要将FinFET的两个栅极分开以分别形成驱动栅(drive gate)和控制栅(control gate)。图1A所示为FinFET分离前的状态，两端为器件的源端(source，S)和漏端(drain，D)，栅极电极(G)与覆盖在鳍状结构(Fin)之上，并通过一栅氧化层进行隔离。图1B为将图1A所示的FinFET的两个栅极分开后的示意图，顶部的栅电极被去除，进而形成了相对而言独立的驱动栅(drive gate)和控制栅(control gate)，进而实现将图1C的控制模式转换为图1D的控制模式。目前有两种途径将FinFET两侧的栅电极分开，一种是用化学机械研磨将Fin顶端的栅极去掉，参照图2A‐2B所示，在包含有埋氧层(BOX)2和衬底1的半导体衬底之上形成有若干凸起的鳍状立柱3，在鳍状立柱3顶部还制备有阻挡层(stopper)4，栅电极材料层5覆盖在鳍状立柱3、阻挡层4以及暴露的半导体衬底的上表面，通过CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)对栅电极材料层进行研磨，并以阻挡层4为研磨终止层，从而形成图2B所示的结构，但此方法很难将4T‐FinFET和3T‐FinFET整合到一起。另一种方法是增加一道光罩，参照图3A‐3B所示，在栅电极材料层5上涂覆一层光阻6，籍由光刻工艺将指定的Fin顶端的栅极刻蚀掉，但此方法对于图案的alignment(对齐)是一个巨大的挑战，在关键尺寸较小的FinFET器件中并不适用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种形成鳍式场效应晶体管的方法，其中，包括如下步骤：提供一半导体衬底，刻蚀所述半导体衬底以形成若干鳍状立柱；沉积栅电极材料层将所述鳍状立柱和半导体衬底暴露的表面予以覆盖；制备一硬掩膜层将一预设区域中的所述栅电极材料层的表面进行覆盖；制备一牺牲层，所述牺牲层的上表面与所述硬掩膜层的顶部平面齐平，将所述预设区域中栅电极材料层顶部平面以上的硬掩膜层予以去除，以保留该预设区域中鳍状立柱两侧的硬掩膜层；利用该预设区域中栅电极材料层两侧的硬掩膜层作为刻蚀掩膜，对该预设区域中的栅电极材料层以及部分鳍状立柱进行刻蚀，并暴露出所述鳍状立柱，以将该预设区域中鳍状立柱两侧的栅电极材料层断开为两个独立的部分。上述的方法，其中，所述方法还包括：在所述鳍状结构顶部制备一保护层，所述保护层材质为SiN或SiON。上述的方法，其中，所述硬掩膜层为SiN。上述的方法，其中，所述硬掩膜层的厚度不小于10nm。上述的方法，其中，所述半导体衬底为SOI晶圆。上述的方法，其中，所述半导体衬底为体硅晶圆。上述的方法，其中，所述鳍状立柱两侧的栅电极材料层断开的两个部分分别为控制电极和驱动电极。上述的方法，其中，形成控制电极和驱动电极之后，还包括移除依次移除牺牲层和硬掩膜层的步骤。上述的方法，其中，所述牺牲层为光刻胶或氧化层。上述的方法，其中，当所属牺牲层为氧化层时，利用CMP工艺使所述氧化层上表面与所述硬掩膜层的顶部平面齐平。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1A‐1B所示为将FinFET的栅极断开前后的示意图；图1C‐1D对应1A‐1B的电路控制模式图；图2A‐2B为现有技术中采用CMP工艺将Fin两侧的栅电极分隔的示意图；图3A‐3B为现有技术中借助光刻工艺将Fin两侧的栅电极分隔的示意图；图4A‐4G为本专利技术提供的一种形成鳍式场效应晶体管的方法的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。本专利技术提供了一种用于形成鳍式场效应晶体管的方法，具体如下。首先，参照图4A所示，提供一半导体衬底100，刻蚀该半导体衬底100以在其顶部形成若干鳍状立柱101，如图4A所示。可选但非限制，该半导体衬底100为体硅晶圆(Si‐wafer)或者SOI(Silicon On Insulator)晶圆。所谓SOI晶圆即是顶层硅和底部衬底之间引入了一层埋氧化层(BOX)。需要注意的是，当采用SOI晶圆时，仅仅对顶部硅进行刻蚀鳍状立柱101，也即鳍状立柱101位于埋氧层之上。例如在图4A中，101可以为埋氧层，具体的，形成鳍状立柱101的步骤包括：涂覆光刻胶覆盖在半导体衬底100的表面，之后借助一具有若干开口图案的光罩进行曝光显影工艺，以在光刻胶中形成若干开口，之后利用具有开口团的光刻胶对半导体衬底100进行刻蚀，形成若干凸立的鳍状立柱101。相关光刻的具体为本领域技术人员所公知，在此不予赘述。其中，在本专利技术中，在形成鳍状立柱101后，还可在各鳍状立柱101顶部制备一保护层(图中未示出)。该保护层的材质为SiN或SiON，以在后续过程中起到对鳍状结构101的保护作用。之后，参照图4B所示，沉积栅电极材料层102将鳍状立柱101和半导体衬底100经刻蚀后暴露的表面予以覆盖。可选但非限制，可选用多晶硅(poly‐Si)作为上述的栅电极材料层102，同时在一些可选的实施例中，该栅电极材料层102可具有掺杂类型。参照图4C所示，制备一硬掩膜层103将一预设区域的栅电极材料层102的表面进行覆盖。具体的，形成硬掩膜层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成鳍式场效应晶体管的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一半导体衬底，刻蚀所述半导体衬底以形成若干鳍状立柱；沉积栅电极材料层将所述鳍状立柱和半导体衬底暴露的表面予以覆盖；制备一硬掩膜层将一预设区域中的所述栅电极材料层的表面进行覆盖；制备一牺牲层，所述牺牲层的上表面与所述硬掩膜层的顶部平面齐平，将所述预设区域中栅电极材料层顶部平面以上的硬掩膜层予以去除，以保留该预设区域中位于鳍状立柱两侧的硬掩膜层；利用该预设区域中位于鳍状立柱两侧的硬掩膜层作为刻蚀掩膜，对该预设区域中的栅电极材料层以及鳍状立柱进行刻蚀，并暴露出所述鳍状立柱，以将该预设区域中鳍状立柱两侧的栅电极材料层断开为两个独立的部分。

【技术特征摘要】
1.一种形成鳍式场效应晶体管的方法，其特征在于，包括如下
步骤：
提供一半导体衬底，刻蚀所述半导体衬底以形成若干鳍状立柱；
沉积栅电极材料层将所述鳍状立柱和半导体衬底暴露的表面予
以覆盖；
制备一硬掩膜层将一预设区域中的所述栅电极材料层的表面进
行覆盖；
制备一牺牲层，所述牺牲层的上表面与所述硬掩膜层的顶部平面
齐平，将所述预设区域中栅电极材料层顶部平面以上的硬掩膜层予以
去除，以保留该预设区域中位于鳍状立柱两侧的硬掩膜层；
利用该预设区域中位于鳍状立柱两侧的硬掩膜层作为刻蚀掩膜，
对该预设区域中的栅电极材料层以及鳍状立柱进行刻蚀，并暴露出所
述鳍状立柱，以将该预设区域中鳍状立柱两侧的栅电极材料层断开为
两个独立的部分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述鳍状结构顶部制备一保护层，所述保护层材质为SiN或
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31